محتوى:

يتم تنفيذ تدفق التيار في الدائرة الكهربائية من خلال الموصلات ، في الاتجاه من المصدر إلى المستهلكين. تستخدم معظم هذه الدوائر الأسلاك النحاسية وأجهزة الاستقبال الكهربائية بكمية معينة بمقاومات مختلفة. اعتمادًا على المهام التي يتم إجراؤها ، تستخدم الدوائر الكهربائية توصيلًا متسلسلًا ومتوازيًا للموصلات. في بعض الحالات ، يمكن استخدام كلا النوعين من الاتصالات ، ثم يسمى هذا الخيار مختلطًا. كل دائرة لها خصائصها واختلافاتها ، لذا يجب أخذها في الاعتبار مسبقًا عند تصميم الدوائر وإصلاح المعدات الكهربائية وصيانتها.

الاتصال التسلسلي للموصلات

في الهندسة الكهربائية ، يعتبر التوصيل المتسلسل والتوازي للموصلات في الدائرة الكهربائية ذا أهمية كبيرة. من بينها ، غالبًا ما يتم استخدام اتصال تسلسلي للموصلات ، والذي يفترض نفس الاتصال بالمستهلكين. في هذه الحالة ، يتم التضمين في الدائرة واحدًا تلو الآخر حسب الأولوية. أي أن بداية مستهلك ما مرتبطة بنهاية آخر عن طريق الأسلاك ، بدون أي فروع.

يمكن النظر في خصائص هذه الدائرة الكهربائية باستخدام مثال أقسام الدائرة بحملين. يجب تحديد القوة الحالية والجهد والمقاومة لكل منها على أنها I1 و U1 و R1 و I2 و U2 و R2 على التوالي. نتيجة لذلك ، تم الحصول على العلاقات التي تعبر عن العلاقة بين الكميات على النحو التالي: I = I1 = I2 ، U = U1 + U2 ، R = R1 + R2. يتم تأكيد البيانات التي تم الحصول عليها بطريقة عملية عن طريق قياس الأقسام المقابلة باستخدام مقياس التيار الكهربائي وجهاز الفولتميتر.

وبالتالي ، فإن التوصيل المتسلسل للموصلات يحتوي على الميزات الفردية التالية:

• ستكون القوة الحالية في جميع أجزاء الدائرة هي نفسها.
• إجمالي الجهد الكهربي للدائرة هو مجموع الفولتية في كل قسم.
• تشمل المقاومة الإجمالية مقاومة كل موصل على حدة.

هذه النسب مناسبة لأي عدد من الموصلات المتصلة في سلسلة. دائمًا ما تكون قيمة المقاومة الإجمالية أعلى من مقاومة أي موصل فردي. ويرجع ذلك إلى زيادة طولها الإجمالي عند الاتصال في سلسلة ، مما يؤدي أيضًا إلى زيادة المقاومة.

إذا قمت بالاتصال في سلسلة عناصر متطابقة في مقدار n ، فستحصل على R \ u003d n x R1 ، حيث R هي المقاومة الإجمالية ، R1 هي مقاومة عنصر واحد ، و n هي عدد العناصر. على العكس من ذلك ، يتم تقسيم الجهد U إلى أجزاء متساوية ، كل منها أقل بمقدار n مرة من القيمة الإجمالية. على سبيل المثال ، إذا تم توصيل 10 مصابيح من نفس الطاقة في سلسلة بشبكة بجهد 220 فولت ، فسيكون الجهد في أي منها: U1 \ u003d U / 10 \ u003d 22 فولت.

تتميز الموصلات المتصلة في سلسلة بميزة مميزة. إذا فشل واحد منهم على الأقل أثناء التشغيل ، فإن التدفق الحالي يتوقف في الدائرة بأكملها. المثال الأكثر وضوحا هو عندما يؤدي أحد المصباحين المحترقين في دائرة متسلسلة إلى فشل النظام بأكمله. ستحتاج إلى فحص الطوق بالكامل لتكوين مصباح محترق.

اتصال متوازي للموصلات

في الشبكات الكهربائية ، يمكن توصيل الموصلات بطرق مختلفة: متسلسلة ومتوازية ومجتمعة. من بينها ، يعد الاتصال المتوازي خيارًا عندما تكون الموصلات في نقاط البداية والنهاية متصلة ببعضها البعض. وهكذا ، فإن بدايات ونهايات الأحمال متصلة ببعضها البعض ، وتكون الأحمال نفسها موازية لبعضها البعض. قد تحتوي الدائرة الكهربائية على موصلين أو ثلاثة أو أكثر موصلين على التوازي.

إذا أخذنا في الاعتبار الاتصال المتسلسل والمتوازي ، فيمكن فحص القوة الحالية في الحالة الأخيرة باستخدام الدائرة التالية. يؤخذ مصباحان متوهجان ، لهما نفس المقاومة ومتصلان بالتوازي. للتحكم ، كل مصباح متصل به. بالإضافة إلى ذلك ، يتم استخدام مقياس تيار آخر لمراقبة التيار الكلي في الدائرة. يتم استكمال دائرة الاختبار بمصدر طاقة ومفتاح.

بعد إغلاق المفتاح ، تحتاج إلى التحكم في قراءات أدوات القياس. سيُظهر مقياس التيار الموجود في المصباح رقم 1 I1 الحالي ، وعلى المصباح رقم 2 ، يظهر I2 الحالي. يُظهر مقياس التيار الإجمالي قيمة القوة الحالية ، التي تساوي مجموع تيارات الدوائر الفردية المتصلة بالتوازي: I \ u003d I1 + I2. على عكس التوصيل التسلسلي ، إذا احترق أحد المصابيح ، سيعمل الآخر بشكل طبيعي. لذلك ، في الشبكات الكهربائية المنزلية ، يتم استخدام اتصال متوازي للأجهزة.

باستخدام نفس الدائرة ، يمكنك ضبط قيمة المقاومة المكافئة. لهذا الغرض ، يضاف الفولتميتر إلى الدائرة الكهربائية. يسمح لك هذا بقياس الجهد في اتصال متوازي ، بينما يظل التيار كما هو. هناك أيضًا نقاط تقاطع للموصلات التي تربط كلا المصباحين.

نتيجة للقياسات ، سيكون الجهد الكلي في الاتصال المتوازي: U = U1 = U2. بعد ذلك ، يمكنك حساب المقاومة المكافئة ، واستبدال جميع العناصر في هذه الدائرة بشروط. عند الاتصال بالتوازي ، وفقًا لقانون أوم I \ u003d U / R ، يتم الحصول على الصيغة التالية: U / R \ u003d U1 / R1 + U2 / R2 ، حيث R هي المقاومة المكافئة ، R1 و R2 هي المقاومة لكلا المصباحين ، U \ u003d U1 \ u003d U2 هي قيمة الجهد التي يظهرها الفولتميتر.

يجب أيضًا أن يؤخذ في الاعتبار أن التيارات في كل دائرة تضيف ما يصل إلى إجمالي القوة الحالية للدائرة بأكملها. في شكلها النهائي ، ستبدو الصيغة التي تعكس المقاومة المكافئة كما يلي: 1 / R = 1 / R1 + 1 / R2. مع زيادة عدد العناصر في هذه السلاسل ، يزداد أيضًا عدد المصطلحات في الصيغة. يختلف الاختلاف في المعلمات الرئيسية عن بعضها البعض والمصادر الحالية ، مما يسمح باستخدامها في الدوائر الكهربائية المختلفة.

يتميز الاتصال الموازي للموصلات بقيمة صغيرة بما فيه الكفاية للمقاومة المكافئة ، وبالتالي فإن القوة الحالية ستكون عالية نسبيًا. يجب أن يؤخذ هذا العامل في الاعتبار عند تضمين عدد كبير من الأجهزة الكهربائية في المقابس. في هذه الحالة ، تزداد القوة الحالية بشكل كبير ، مما يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة خطوط الكابلات والحرائق اللاحقة.

قوانين السلسلة والتوصيل المتوازي للموصلات

تم بالفعل النظر جزئيًا في هذه القوانين ، المتعلقة بكلا النوعين من توصيلات الموصلات ، في وقت سابق.

من أجل فهم وإدراك أوضح لهم في المستوى العملي ، والتوصيل المتسلسل والمتوازي للموصلات ، ينبغي النظر في الصيغ في تسلسل معين:

• يفترض الاتصال المتسلسل نفس التيار في كل موصل: I = I1 = I2.
• يشرح الاتصال المتوازي والمتسلسل للموصلات في كل حالة بطريقته الخاصة. على سبيل المثال ، مع الاتصال التسلسلي ، ستكون الفولتية على جميع الموصلات متساوية مع بعضها البعض: U1 = IR1 ، U2 = IR2. بالإضافة إلى ذلك ، عند الاتصال في سلسلة ، يكون الجهد هو مجموع الفولتية لكل موصل: U \ u003d U1 + U2 \ u003d I (R1 + R2) \ u003d IR.
• تتكون المقاومة الكلية لدائرة في توصيل متسلسل من مجموع مقاومات جميع الموصلات الفردية ، بغض النظر عن عددها.
• مع اتصال متوازي ، فإن جهد الدائرة بأكملها يساوي الجهد على كل من الموصلات: U1 \ u003d U2 \ u003d U.
• إجمالي القوة الحالية المقاسة في الدائرة بأكملها يساوي مجموع التيارات المتدفقة عبر جميع الموصلات المتصلة بالتوازي مع بعضها البعض: I \ u003d I1 + I2.

من أجل تصميم الشبكات الكهربائية بشكل أكثر فاعلية ، تحتاج إلى معرفة السلسلة والتوصيل المتوازي للموصلات وقوانينها جيدًا ، وإيجاد التطبيق العملي الأكثر عقلانية لها.

اتصال مختلط من الموصلات

في الشبكات الكهربائية ، كقاعدة عامة ، يتم استخدام التوصيل المتسلسل والمتوازي والمختلط للموصلات المصممة لظروف تشغيل محددة. ومع ذلك ، غالبًا ما يتم إعطاء الأفضلية للخيار الثالث ، وهو مجموعة من التوليفات تتكون من أنواع مختلفة من المركبات.

في مثل هذه الدوائر المختلطة ، يتم استخدام التوصيل التسلسلي والمتوازي للموصلات بشكل نشط ، ويجب مراعاة إيجابيات وسلبيات ذلك عند تصميم الشبكات الكهربائية. لا تتكون هذه الوصلات من مقاومات فردية فحسب ، بل تتكون أيضًا من أقسام معقدة نوعًا ما ، بما في ذلك العديد من العناصر.

يتم حساب الاتصال المختلط وفقًا للخصائص المعروفة للتوصيل المتسلسل والتوازي. طريقة الحساب هي تقسيم المخطط إلى مكونات أبسط ، والتي يتم النظر فيها بشكل منفصل ، ثم تلخيصها مع بعضها البعض.

من خلال التضمين المتزامن للعديد من مستقبلات الكهرباء في نفس الشبكة ، يمكن اعتبار هذه المستقبلات بسهولة مجرد عناصر من دائرة واحدة ، لكل منها مقاومته الخاصة.

في بعض الحالات ، يكون هذا النهج مقبولًا تمامًا: المصابيح المتوهجة والسخانات الكهربائية وما إلى ذلك - يمكن اعتبارها مقاومات. أي أنه يمكن استبدال الأجهزة بمقاوماتها ، ومن السهل حساب معلمات الدائرة.

يمكن أن تكون طريقة توصيل مستقبلات الطاقة إحدى الطرق التالية: نوع الاتصال التسلسلي أو المتوازي أو المختلط.

اتصال تسلسلي

عندما يتم توصيل عدة أجهزة استقبال (مقاومات) في دائرة تسلسلية ، أي أن الطرف الثاني من الأول متصل بالطرف الأول من الثاني ، ويتم توصيل الطرف الثاني من الطرف الثاني بالطرف الأول من الثالث ، والثاني من الطرف الثالث إلى الطرف الأول من الرابع ، وما إلى ذلك ، فعند توصيل هذه الدائرة بمصدر الطاقة ، سيتدفق تيار I بنفس القيمة عبر جميع عناصر الدائرة. هذه الفكرة موضحة في الشكل أدناه.

باستبدال الأجهزة بمقاوماتها ، نقوم بتحويل النمط إلى دائرة ، ثم المقاومات من R1 إلى R4 ، المتصلة في سلسلة ، ستأخذ كل منها جهدًا معينًا ، والذي سيعطي إجماليًا قيمة EMF في محطات تزويد الطاقة. من أجل التبسيط ، سنقوم فيما يلي بتصوير المصدر كخلية كلفانية.

بعد التعبير عن انخفاض الجهد خلال التيار ومن خلال المقاومة ، نحصل على تعبير عن المقاومة المكافئة لدائرة سلسلة من المستقبِلات: المقاومة الكلية لاتصال سلسلة المقاومات تساوي دائمًا المجموع الجبري لجميع المقاومات التي تصنع تصل هذه الدائرة. وبما أن الفولتية في كل قسم من أقسام الدائرة يمكن العثور عليها من قانون أوم (U = I * R ، U1 = I * R1 ، U2 = I * R2 ، إلخ) و E = U ، إذن بالنسبة لدائرتنا نحن احصل على:

الجهد عند أطراف إمداد الطاقة يساوي مجموع قطرات الجهد عبر كل من المستقبلات المتصلة في سلسلة والتي تشكل الدائرة.

نظرًا لأن التيار يتدفق عبر الدائرة بأكملها بنفس القيمة ، فسيكون من العدل أن نقول إن الفولتية على أجهزة الاستقبال المتصلة بالسلسلة (المقاومات) تتناسب مع بعضها البعض بما يتناسب مع المقاومة. وكلما زادت المقاومة ، زاد الجهد المطبق على جهاز الاستقبال.

من أجل توصيل سلسلة من المقاومات بمقدار n قطعة بنفس المقاومة Rk ، فإن المقاومة الإجمالية المكافئة للدائرة بأكملها ستكون أكبر بمقدار n مرة من كل من هذه المقاومة: R = n * Rk. وفقًا لذلك ، ستكون الفولتية المطبقة على كل من المقاومات في الدائرة مساوية لبعضها البعض ، وستكون أقل بمقدار n مرة من الجهد المطبق على الدائرة بأكملها: Uk \ u003d U / n.

تُعد الخصائص التالية مميزة للتوصيل المتسلسل لمستقبلات الطاقة الكهربائية: إذا تغيرت مقاومة أحد مستقبلات الدائرة ، فستتغير الفولتية على مستقبلات الدائرة المتبقية ؛ إذا انكسر أحد أجهزة الاستقبال ، فسيتوقف التيار في الدائرة بأكملها ، في جميع أجهزة الاستقبال الأخرى.

نظرًا لهذه الميزات ، يعد الاتصال التسلسلي نادرًا ، ولا يتم استخدامه إلا عندما يكون جهد التيار الكهربائي أعلى من الجهد المقدر للمستقبلات ، في حالة عدم وجود بدائل.

على سبيل المثال ، يمكن لجهد 220 فولت تشغيل مصباحين متصلين بسلسلة من الطاقة المتساوية ، كل منهما مصنّف لجهد 110 فولت. إذا كانت هذه المصابيح في نفس جهد الإمداد المقنن سيكون لها طاقة تصنيفية مختلفة ، فسيتم تحميل أحدها بشكل زائد ومن المرجح أن تحترق على الفور.

اتصال موازية

يتضمن الاتصال الموازي للمستقبلات إدراج كل منها بين زوج من النقاط في الدائرة الكهربائية بحيث تشكل فروعًا متوازية ، يتم تشغيل كل منها بجهد مصدر. من أجل الوضوح ، سنقوم مرة أخرى باستبدال أجهزة الاستقبال بمقاوماتها الكهربائية من أجل الحصول على مخطط يسهل من خلاله حساب المعلمات.

كما ذكرنا سابقًا ، في حالة الاتصال المتوازي ، يواجه كل من المقاومات نفس الجهد. ووفقًا لقانون أوم ، لدينا: I1 = U / R1 ، I2 = U / R2 ، I3 = U / R3.

أنا هنا هو المصدر الحالي. يسمح لك قانون كيرشوف الأول لهذه الدائرة بكتابة تعبير للتيار في الجزء غير الممنوح له: I = I1 + I2 + I3.

وبالتالي ، يمكن العثور على المقاومة الكلية للوصلة المتوازية بين عناصر الدائرة من الصيغة:

يُطلق على مقلوب المقاومة الموصلية G ، ويمكن أيضًا كتابة صيغة موصلية الدائرة التي تتكون من عدة عناصر متصلة متوازية: G \ u003d G1 + G2 + G3. إن موصلية الدائرة في حالة الاتصال المتوازي للمقاومات التي تشكلها تساوي المجموع الجبري لتوصيل هذه المقاومات. لذلك ، عند إضافة أجهزة استقبال متوازية (مقاومات) إلى الدائرة ، ستنخفض المقاومة الكلية للدائرة ، وستزداد الموصلية الكلية وفقًا لذلك.

يتم توزيع التيارات في دارة تتكون من مستقبلات متصلة متوازية بينها بما يتناسب بشكل مباشر مع موصليةها ، أي تتناسب عكسًا مع مقاوماتها. هنا يمكننا استخلاص تشبيه من المكونات الهيدروليكية ، حيث يتم توزيع تدفق المياه عبر الأنابيب وفقًا لأقسامها ، ثم القسم الأكبر يشبه المقاومة الأقل ، أي الموصلية الأكبر.

إذا كانت الدائرة تتكون من عدة مقاومات متطابقة (n) متصلة بالتوازي ، فإن المقاومة الإجمالية للدائرة ستكون n مرات أقل من مقاومة أحد المقاومات ، وسيكون التيار عبر كل من المقاومات n مرات أقل من التيار الكلي: R = R1 / n ؛ I1 = أنا / ن.

تتميز الدائرة التي تتكون من أجهزة استقبال متصلة بالتوازي ، ومتصلة بمصدر طاقة ، من حيث أن كل من المستقبلات يتم تنشيطه بواسطة مصدر الطاقة.

بالنسبة لمصدر مثالي للكهرباء ، فإن العبارة صحيحة: عند توصيل المقاومات أو فصلها بالتوازي مع المصدر ، لن تتغير التيارات الموجودة في المقاومات المتصلة المتبقية ، أي في حالة فشل مستقبل واحد أو أكثر في الدائرة المتوازية ، سيستمر الباقي في العمل في نفس الوضع.

نظرًا لهذه الميزات ، يتمتع الاتصال المتوازي بميزة كبيرة على الاتصال التسلسلي ، ولهذا السبب ، فإن الاتصال المتوازي هو الأكثر شيوعًا في الشبكات الكهربائية. على سبيل المثال ، تم تصميم جميع الأجهزة الكهربائية في منازلنا بحيث يتم توصيلها بالتوازي مع الشبكة المنزلية ، وإذا قمت بإيقاف تشغيل أحدها ، فلن يضر ذلك بالباقي.

مقارنة بين الدوائر المتسلسلة والمتوازية

يُفهم الاتصال المختلط للمستقبلات على أنه اتصال عندما يكون بعضها أو أكثر متصلاً ببعضه البعض في سلسلة ، ويكون الجزء الآخر أو أكثر متصلًا بالتوازي. في هذه الحالة ، يمكن تشكيل السلسلة بأكملها من وصلات مختلفة لهذه الأجزاء مع بعضها البعض. على سبيل المثال ، ضع في اعتبارك الرسم التخطيطي:

ثلاثة مقاومات متصلة في سلسلة متصلة بمصدر طاقة ، اثنان آخران متصلان بالتوازي مع أحدهما ، والثالث متصل بالتوازي مع الدائرة بأكملها. للعثور على المقاومة الكلية ، تمر الدوائر بتحولات متتالية: يتم تقليل الدائرة المعقدة بالتتابع إلى شكل بسيط ، يتم حساب مقاومة كل رابط بالتتابع ، وبهذه الطريقة يتم العثور على المقاومة المكافئة الإجمالية.

على سبيل المثال لدينا. أولاً ، تم العثور على المقاومة الإجمالية لمقاومين R4 و R5 متصلان في سلسلة ، ثم مقاومة اتصالهما المتوازي مع R2 ، ثم يتم إضافتهما إلى القيمة التي تم الحصول عليها من R1 و R3 ، ثم تكون قيمة المقاومة للدائرة بأكملها هي محسوبة ، بما في ذلك الفرع الموازي R6.

تُستخدم طرق مختلفة لتوصيل مستقبلات الطاقة عمليًا لأغراض مختلفة من أجل حل مهام محددة. على سبيل المثال ، يمكن العثور على اتصال مختلط في دوائر الشحن الملساء في مصادر الطاقة القوية ، حيث يتم تشغيل الحمل (المكثفات بعد جسر الصمام الثنائي) أولاً في سلسلة من خلال المقاوم ، ثم يتم تحويل المقاوم بواسطة ملامسات الترحيل ، ويكون الحمل متصلة بجسر الصمام الثنائي بالتوازي.

أندري بوفني

المسلسل هو مثل هذا الاتصال لعناصر الدائرة التي يحدث فيها نفس التيار الذي يحدث في جميع العناصر المدرجة في الدائرة (الشكل 1.4).

بناءً على قانون Kirchhoff الثاني (1.5) ، فإن إجمالي الجهد U للدائرة بأكملها يساوي مجموع الفولتية في الأقسام الفردية:

U \ u003d U 1 + U 2 + U 3 أو IR eq \ u003d IR 1 + IR 2 + IR 3 ،

من أين يتبع ذلك

R تكافئ \ u003d R 1 + R 2 + R 3.

وبالتالي ، عندما تكون عناصر الدائرة متصلة في سلسلة ، فإن إجمالي المقاومة المكافئة للدائرة يساوي المجموع الحسابي لمقاومات الأقسام الفردية. لذلك ، يمكن استبدال دائرة بها أي عدد من المقاومات المتصلة في سلسلة بدائرة بسيطة بمقاومة مكافئة واحدة R eq (الشكل 1.5). بعد ذلك ، يتم تقليل حساب الدائرة لتحديد التيار I للدائرة بأكملها وفقًا لقانون أوم

ووفقًا للصيغ أعلاه ، يتم حساب انخفاض الجهد U 1 ، U 2 ، U 3 في الأقسام المقابلة للدائرة الكهربائية (الشكل 1.4).

عيب توصيل العناصر في السلسلة هو أنه في حالة فشل عنصر واحد على الأقل ، يتوقف تشغيل جميع العناصر الأخرى للدائرة.

دارة كهربائية مع توصيل متوازي للعناصر

بالتوازي ، مثل هذا الاتصال يكون فيه جميع مستهلكي الطاقة الكهربائية المتضمنة في الدائرة تحت نفس الجهد (الشكل 1.6).

في هذه الحالة ، يتم توصيلهما بنقطتين من الدائرة أ وب ، وبناءً على قانون كيرشوف الأول ، يمكن كتابة أن إجمالي التيار I للدائرة بأكملها يساوي المجموع الجبري لتيارات الفرد الفروع:

أنا \ u003d أنا 1 + أنا 2 + أنا 3 ، أي

من أين يتبع ذلك

.

في حالة توصيل مقاومين R 1 و R 2 بالتوازي ، يتم استبدالهما بمقاومة واحدة مكافئة

.

من العلاقة (1.6) ، يترتب على ذلك أن الموصلية المكافئة للدائرة تساوي المجموع الحسابي لتوصيلات الفروع الفردية:

g equiv \ u003d g 1 + g 2 + g 3.

مع زيادة عدد المستهلكين المتصلين بالتوازي ، تزداد موصلية الدائرة g eq ، والعكس صحيح ، تنخفض المقاومة الإجمالية R eq.

الفولتية في دائرة كهربائية ذات مقاومات متصلة بالتوازي (الشكل 1.6)

U \ u003d IR eq \ u003d I 1 R 1 \ u003d I 2 R 2 \ u003d I 3 R 3.

ومن ثم يتبع ذلك

أولئك. يتم توزيع التيار في الدائرة بين الفروع المتوازية بنسبة عكسية لمقاوماتها.

وفقًا لدائرة موازية ، يعمل مستهلكو أي طاقة ، المصممة لنفس الجهد ، في الوضع الاسمي. علاوة على ذلك ، فإن تشغيل أو إيقاف تشغيل واحد أو أكثر من المستهلكين لا يؤثر على عمل الآخرين. لذلك ، فإن هذا المخطط هو المخطط الرئيسي لتوصيل المستهلكين بمصدر للطاقة الكهربائية.

دائرة كهربائية مع توصيل مختلط للعناصر

الاتصال المختلط هو اتصال تحتوي فيه الدائرة على مجموعات من المقاومة المتوازية والمتسلسلة.

للدائرة الموضحة في الشكل. 1.7 ، يبدأ حساب المقاومة المكافئة من نهاية الدائرة. لتبسيط الحسابات ، نفترض أن جميع المقاومات في هذه الدائرة هي نفسها: R 1 \ u003d R 2 \ u003d R 3 \ u003d R 4 \ u003d R 5 \ u003d R. المقاومات R 4 و R 5 متصلة بالتوازي ، ثم مقاومة قسم الدائرة cd هي:

.

في هذه الحالة ، يمكن تمثيل الدائرة الأصلية (الشكل 1.7) على النحو التالي (الشكل 1.8):

في الرسم التخطيطي (الشكل 1.8) ، المقاومة R 3 و R cd متصلان على التوالي ، ومن ثم فإن مقاومة قسم الدائرة الإعلانية تساوي:

.

ثم يمكن تمثيل المخطط (الشكل 1.8) في نسخة مختصرة (الشكل 1.9):

في الرسم التخطيطي (الشكل 1.9) ، المقاومة R 2 و R ad متصلتان بالتوازي ، ثم تكون مقاومة قسم الدائرة ab

.

يمكن تمثيل الدائرة (الشكل 1.9) في نسخة مبسطة (الشكل 1.10) ، حيث يتم توصيل المقاومات R 1 و R ab في سلسلة.

ثم ستساوي المقاومة المكافئة للدائرة الأصلية (الشكل 1.7):

أرز. 1.10

أرز. 1.11

نتيجة للتحولات ، يتم تقديم الدائرة الأصلية (الشكل 1.7) في شكل دائرة (الشكل 1.11) بمقاومة واحدة مكافئة R. يمكن حساب التيارات والفولتية لجميع عناصر الدائرة وفقًا لقوانين أوم وكيرتشوف.

الدوائر الخطية للتيار الجيبي أحادي الطور.

الحصول على EMF جيبي. . الخصائص الرئيسية للتيار الجيبي

الميزة الرئيسية للتيارات الجيبية هي أنها تسمح بإنتاج ونقل وتوزيع واستخدام الطاقة الكهربائية بشكل اقتصادي. تعود ملاءمة استخدامها إلى حقيقة أن كفاءة المولدات والمحركات الكهربائية والمحولات وخطوط الطاقة في هذه الحالة هي الأعلى.

للحصول على التيارات المتغيرة جيبيًا في الدوائر الخطية ، من الضروري أن e. د. تغيرت أيضا جيبية. ضع في اعتبارك عملية حدوث EMF الجيبية. يمكن أن يكون أبسط مولد لـ EMF الجيبية عبارة عن ملف مستطيل (إطار) يدور بشكل موحد في مجال مغناطيسي موحد بسرعة زاوية ω (الشكل 2.1 ، ب).

التدفق المغناطيسي الذي يخترق الملف أثناء دوران الملف ا ب ت ثيحث (يستحث) فيه على أساس قانون الحث الكهرومغناطيسي EMF ه . الحمل متصل بالمولد باستخدام الفرش 1 مضغوط على حلقتين انزلاقيتين 2 والتي بدورها متصلة بالملف. قيمة المستحثة في الملف ا ب ت ثه. د. في كل لحظة زمنية تتناسب مع الحث المغناطيسي في، حجم الجزء النشط من الملف ل = أب + العاصمةوالمكون الطبيعي لسرعة حركته بالنسبة للميدان الخامسن:

ه = blvن (2.1)

أين فيو ل- قيم ثابتة ، أ الخامسنمتغير يعتمد على الزاوية α. التعبير عن السرعة v نمن خلال السرعة الخطية للملف الخامس، نحن نحصل

ه = Blv sinα (2.2)

في التعبير (2.2) ، المنتج blv= const. لذلك ، ه. ds المستحثة في ملف يدور في مجال مغناطيسي هي وظيفة جيبية للزاوية α .

إذا كانت الزاوية α = π / 2ثم المنتج blvفي الصيغة (2.2) هي القيمة القصوى (السعة) للمستحث e. د. E م = blv. لذلك ، يمكن كتابة التعبير (2.2) كـ

ه = همsinα (2.3)

لان α هي زاوية الدوران في الوقت المناسب ر، إذن ، التعبير عنها من حيث السرعة الزاوية ω ، يمكن أن تكون مكتوبة α = ωt، يمكن إعادة كتابة الصيغة (2.3) في النموذج

ه = همسينت (2.4)

أين ه- قيمة لحظية ه. د. في ملف α = ωt- المرحلة التي تميز قيمة البريد. د. في هذا الوقت.

وتجدر الإشارة إلى أن اللحظة د. خلال فترة زمنية صغيرة غير محدودة يمكن اعتبارها قيمة ثابتة ، وبالتالي ، للقيم الآنية لـ e. د. ه، ضغط عصبى ووالتيارات أناقوانين التيار المباشر صالحة.

يمكن تمثيل الكميات الجيبية بيانياً بواسطة أشباه الجيوب والمتجهات الدوارة. عندما يتم تصويرها على أنها أشباه جيبية على الإحداثي ، على مقياس معين ، يتم وضع القيم الآنية للكميات جانبًا ، ويكون الوقت على الحد الفاصل. إذا تم تمثيل القيمة الجيبية بواسطة متجهات دوارة ، فإن طول المتجه على المقياس يعكس سعة الجيب ، الزاوية المتكونة بالاتجاه الإيجابي لمحور الإحداثي في ​​اللحظة الأولى من الوقت تساوي المرحلة الأولية ، وسرعة دوران المتجه تساوي التردد الزاوي. القيم اللحظية للكميات الجيبية هي إسقاطات المتجه الدوار على المحور y. وتجدر الإشارة إلى أن الاتجاه الإيجابي لدوران متجه نصف القطر يعتبر اتجاه الدوران عكس اتجاه عقارب الساعة. على التين. يتم إنشاء 2.2 الرسوم البيانية لقيم e الآنية. د. هو ه ".

إذا كان عدد أزواج أقطاب المغناطيس ص 1، ثم تحدث ثورة واحدة للملف (انظر الشكل 2.1) صدورات التغيير الكاملة ه. د. إذا كان التردد الزاوي للملف (الدوار) نعدد دورات في الدقيقة ، ثم ستنخفض الفترة في صذات مرة. ثم تردد البريد. d.s. ، أي عدد الفترات في الثانية ،

F = PN / 60

من التين. 2.2 يوضح ذلك ωТ = 2π، أين

ω = 2π / T = 2πf (2.5)

القيمة ω يتناسب مع التردد f ويساوي السرعة الزاوية لدوران متجه نصف القطر ، ويسمى التردد الزاوي. يتم التعبير عن التردد الزاوي بالراديان في الثانية (راديان / ثانية) أو 1 / ثانية.

يصور بيانيا في الشكل. 2.2 هـ. د. هو ه "يمكن وصفها بالتعبيرات

ه = همسينيت. هـ "= E"مالخطيئة (ωt + ψه ") .

هنا ωtو ωt + ψه "- مراحل تميز قيم البريد. د. هو ه "في وقت معين ؛ ψ ه "- المرحلة الأولية ، والتي تحدد قيمة البريد. د. ه "عند t = 0. بالنسبة إلى e. د. هالمرحلة الأولية هي صفر ( ψ ه = 0 ). ركن ψ تحسب دائمًا من القيمة الصفرية للقيمة الجيبية عندما تنتقل من القيم السلبية إلى القيم الموجبة إلى الأصل (t = 0). في هذه الحالة ، المرحلة الأولية الإيجابية ψ (الشكل 2.2) على يسار الأصل (في اتجاه القيم السالبة ωt) ، والمرحلة السلبية على اليمين.

إذا لم تتطابق كميتان أو أكثر من الكميات الجيبية التي تتغير مع نفس التردد في الوقت المناسب مع بداية الجيوب الأنفية ، فعندئذ يتم إزاحتها طورًا بالنسبة لبعضها البعض ، أي أنها خارج الطور.

فرق الزاوية φ ، التي تساوي اختلاف المراحل الأولية ، تسمى زاوية إزاحة الطور. تحول الطور بين الكميات الجيبية التي تحمل الاسم نفسه ، على سبيل المثال ، بين جهازي e. د. أو تيارين ، دلالة α . يُشار إلى زاوية الطور بين الجيوب الأنفية للتيار والجهد أو متجهاتها القصوى بالحرف φ (الشكل 2.3).

عندما يكون فرق الطور للكميات الجيبية ±π ، فعندئذ يكونان متعاكسين في الطور ، ولكن إذا كان فرق الطور ± π / 2، ثم يقال إنهم في التربيع. إذا كانت المراحل الأولية للكميات الجيبية من نفس التردد هي نفسها ، فهذا يعني أنها في الطور.

الجهد والتيار الجيبي ، وتظهر الرسوم البيانية في الشكل. 2.3 موصوفة على النحو التالي:

ش = يومالخطيئة (ω ر +ψ ش) ; أنا = أنامالخطيئة (ω ر +ψ أنا) , (2.6)

علاوة على ذلك ، زاوية تحول الطور بين التيار والجهد (انظر الشكل 2.3) في هذه الحالة φ = ψ ش - ψ أنا.

يمكن كتابة المعادلات (2.6) بشكل مختلف:

ش = يومالخطيئة (ωt + ψأنا + φ) ; أنا = أنامالخطيئة (ωt + ψش - φ) ,

بسبب ال ψ ش = ψ أنا + φ و ψ أنا = ψ ش - φ .

من هذه التعبيرات ، يترتب على ذلك أن الجهد يقود التيار في الطور بزاوية φ (أو يتأخر التيار في الطور مع الجهد بزاوية φ ).

أشكال تمثيل الكميات الكهربائية الجيبية.

يمكن تمثيل أي كمية كهربائية متغيرة جيبيًا (تيار ، جهد ، EMF) في أشكال تحليلية ورسومية ومعقدة.

واحد). تحليليشكل العرض

أنا = أنا مالخطيئة ( ω ر + ψ أنا), ش = يو مالخطيئة ( ω ر + ψ ش), ه = ه مالخطيئة ( ω ر + ψ ه),

أين أنا, ش, ه- القيمة الآنية للتيار الجيبي ، الجهد ، EMF ، أي القيم عند النقطة الزمنية المحددة ؛

أنا م , يو م , ه م- اتساع التيار الجيبي ، والجهد ، والمجال الكهرومغناطيسي ؛

(ω ر + ψ ) - زاوية المرحلة ، المرحلة ؛ ω = 2 π / تيهو التردد الزاوي الذي يميز معدل تغير الطور ؛

ψ أنا ، ψ أنت ψ هـ - يتم حساب المراحل الأولية للتيار والجهد الكهرومغناطيسي من نقطة انتقال الوظيفة الجيبية عبر الصفر إلى القيمة الموجبة قبل بدء العد التنازلي ( ر= 0). يمكن أن تحتوي المرحلة الأولية على قيم موجبة وسالبة.

تظهر الرسوم البيانية للقيم الآنية للتيار والجهد في الشكل. 2.3

يتم تحويل المرحلة الأولية للجهد إلى يسار المرجع وتكون موجبة ψ u> 0 ، يتم إزاحة المرحلة الأولية للتيار إلى اليمين من الأصل وتكون سالبة ψ أنا< 0. Алгебраическая величина, равная разности начальных фаз двух синусоид, называется сдвигом фаз φ . تحول الطور بين الجهد والتيار

φ = ψ ش- ψ أنا = ψ ش - (- ψ ط) = ψ ش + ψ أنا .

استخدام الشكل التحليلي لحساب الدوائر مرهق وغير مريح.

في الممارسة العملية ، لا يتعين على المرء أن يتعامل مع القيم الآنية للكميات الجيبية ، ولكن مع القيم المؤثرة. يتم إجراء جميع الحسابات من أجل القيم الفعالة ، وتتم الإشارة إلى القيم الفعالة في بيانات جواز السفر للأجهزة الكهربائية المختلفة (التيار والجهد) ، وتُظهر معظم أدوات القياس الكهربائية قيمًا فعالة. التيار الفعال هو المكافئ للتيار المباشر ، والذي ، في نفس الوقت ، يطلق نفس كمية الحرارة في المقاوم مثل التيار المتردد. ترتبط القيمة الفعالة بعلاقة السعة البسيطة

2). المتجهشكل تمثيل الكمية الكهربائية الجيبية هو متجه يدور في نظام الإحداثيات الديكارتية مع الأصل عند النقطة 0 ، طولها يساوي سعة الكمية الجيبية ، والزاوية بالنسبة للمحور x هي أولها المرحلة ، وتواتر الدوران ω = 2π و. يحدد إسقاط هذا المتجه على المحور y في أي وقت القيمة الآنية للكمية قيد النظر.

أرز. 2.4

تسمى مجموعة المتجهات التي تمثل الوظائف الجيبية مخطط متجه ، التين. 2.4

3). شاملةيجمع عرض الكميات الكهربائية الجيبية بين رؤية المخططات المتجهة وحسابات الدوائر التحليلية الدقيقة.

أرز. 2.5

نحن نمثل التيار والجهد كمتجهات على المستوى المركب ، الشكل 2.5 يسمى محور الاحداثي محور الأعداد الحقيقية ويشار إليه +1 ، يسمى المحور ص محور الأعداد التخيلية ويشار إليه + ي. (في بعض الكتب المدرسية ، يُشار إلى محور الأعداد الحقيقية يكرر، والمحور التخيلي انا). ضع في اعتبارك النواقل يو و أنا في الوقت ر= 0. كل من هذه المتجهات يتوافق مع عدد مركب يمكن تمثيله في ثلاثة أشكال:

أ). جبري

يو = يو’+ جو"

أنا = أنا’ – جي",

أين يو", يو", أنا", أنا"- إسقاطات النواقل على محاور الأعداد الحقيقية والخيالية.

ب). نموذجي

أين يو, أناهي وحدات (أطوال) النواقل ؛ ههي قاعدة اللوغاريتم الطبيعي ؛ عوامل الدوران ، حيث أن الضرب بواسطتها يتوافق مع دوران المتجهات بالنسبة إلى الاتجاه الإيجابي للمحور الحقيقي بزاوية تساوي المرحلة الأولية.

في). حساب المثاثات

يو = يو(كوس ψ ش + يالخطيئة ψ ش)

أنا = أنا(كوس ψ أنا- يالخطيئة ψ أنا).

عند حل المشكلات ، يستخدمون بشكل أساسي الشكل الجبري (لعمليات الجمع والطرح) والصيغة الأسية (لعمليات الضرب والقسمة). تم تأسيس العلاقة بينهما بواسطة صيغة أويلر

ه يψ = كوس ψ + يالخطيئة ψ .

الدوائر الكهربائية غير الممنوحة

الدوائر الكهربائية التي يجب التعامل معها عمليًا لا تتكون عادةً من مستقبل تيار كهربائي واحد ، ولكن من عدة أجهزة مختلفة يمكن توصيلها ببعضها البعض بطرق مختلفة. من خلال معرفة مقاومة كل منها وطريقة اتصالها ، يمكنك حساب المقاومة الإجمالية للدائرة.

يوضح الشكل 78 أ دائرة توصيل متسلسلة من مصباحين كهربائيين ، والشكل 78 ، ب - رسم تخطيطي لمثل هذا الاتصال. إذا قمت بإيقاف تشغيل أحد المصباح ، فستفتح الدائرة وينطفئ المصباح الآخر.

أرز. 78. سلسلة توصيل المصابيح الكهربائية وامدادات الطاقة

على سبيل المثال ، يتم توصيل بطارية ومصباح وجهازي أمبير ومفتاح في سلسلة في الدائرة الموضحة في الشكل 62 (انظر الفقرة 38).

نحن نعلم ذلك بالفعل عند الاتصال في سلسلة ، يكون التيار في أي جزء من الدائرة هو نفسه، بمعنى آخر.

ما هي مقاومة الأسلاك المتصلة على التوالي؟

من خلال توصيل الموصلات على التوالي ، نقوم بزيادة طول الموصل. لذلك ، تصبح مقاومة الدائرة أكبر من مقاومة موصل واحد.

المقاومة الكلية للدائرة عند التوصيل في سلسلة تساوي مجموع مقاومة الموصلات الفردية(أو أقسام فردية من السلسلة):

يتم حساب الجهد في نهايات الأقسام الفردية للدائرة بناءً على قانون أوم:

U 1 = IR 1، U 2 = IR 2.

من المعادلات أعلاه ، يمكن ملاحظة أن الجهد سيكون كبيرًا على الموصل ذي المقاومة الأكبر ، لأن القوة الحالية هي نفسها في كل مكان.

إجمالي الجهد في الدائرة عند التوصيل في سلسلة ، أو الجهد عند أقطاب المصدر الحالي ، يساوي مجموع الفولتية في الأقسام الفردية للدائرة:

هذه المساواة تنبع من قانون الحفاظ على الطاقة. يُقاس الجهد الكهربائي في قسم الدائرة بعمل التيار الكهربائي ، والذي يحدث عندما تمر شحنة كهربائية مقدارها 1 درجة مئوية عبر قسم الدائرة. يتم هذا العمل بسبب طاقة المجال الكهربائي ، والطاقة المنفقة على القسم بأكمله من الدائرة تساوي مجموع الطاقات التي يتم إنفاقها على الموصلات الفردية التي تشكل قسم هذه الدائرة.

جميع الأنماط المذكورة أعلاه صالحة لأي عدد من الموصلات المتصلة بالسلسلة.

مثال 1. موصلان بمقاومة R 1 = 2 أوم ، R 2 = 3 أوم متصلان في سلسلة. التيار في الدائرة أنا \ u003d 1 أ. حدد مقاومة الدائرة ، والجهد على كل موصل والجهد الكلي لقسم الدائرة بأكمله.

دعنا نكتب حالة المشكلة ونحلها.

أسئلة

1. ما هو اتصال الموصلات يسمى المسلسل؟ ارسمه على الرسم التخطيطي.
2. ما هي الكمية الكهربائية المتشابهة لجميع الموصلات المتصلة على التوالي؟
3. كيف تجد المقاومة الكلية للدائرة ، مع معرفة مقاومة الموصلات الفردية ، عند التوصيل في سلسلة؟
4. كيف تجد الجهد لجزء من الدائرة يتكون من موصلات متصلة بالسلسلة ، مع معرفة الجهد على كل منها؟

تمرين

1. تتكون الدائرة من موصلين متصلين بالسلسلة ، مقاومة 4 و 6 أوم. يبلغ التيار في الدائرة 0.2 أ. أوجد الجهد لكل من الموصلات والجهد الكلي.
2. للقطارات الكهربائية جهد 3000 فولت كيف يمكن استخدام المصابيح المصممة لجهد 50 فولت لإضاءة العربات؟
3. مصباحان متطابقان ، مقدرا لكل منهما 220 فولت ، متصلان في سلسلة ومتصلين بشبكة بجهد 220 فولت. ما هو الجهد الذي سيكون تحت كل مصباح؟
4. تتكون الدائرة الكهربائية من مصدر تيار - بطارية من البطاريات تولد جهدًا كهربائيًا قدره 6 فولت في الدائرة ، ومصباح كهربائي من مصباح جيب بمقاومة 13.5 أوم ، ولولبين بمقاومة 3 و 2 أوم ، أ المفاتيح والأسلاك المتصلة. جميع أجزاء الدائرة متصلة في سلسلة. ارسم مخططًا للدائرة. تحديد القوة الحالية في الدائرة ، والجهد في نهايات كل من المستهلكين الحاليين.

في الدوائر الكهربائية ، يمكن توصيل العناصر وفقًا لمخططات مختلفة ، بما في ذلك أن يكون لها اتصال تسلسلي ومتوازي.

اتصال تسلسلي

مع مثل هذا الاتصال ، يتم توصيل الموصلات ببعضها البعض في سلسلة ، أي أن بداية موصل واحد سيتم توصيله بنهاية الآخر. السمة الرئيسية لهذا الاتصال هي أن جميع الموصلات تنتمي إلى سلك واحد ، ولا توجد فروع. سوف يتدفق نفس التيار الكهربائي عبر كل من الموصلات. لكن الجهد الكلي على الموصلات سيكون مساويًا للجهود المجمعة لكل منها.

ضع في اعتبارك عددًا من المقاومات المتصلة في سلسلة. نظرًا لعدم وجود فروع ، فإن مقدار الشحنة التي تمر عبر موصل واحد سيكون مساويًا لمقدار الشحنة التي تمر عبر الموصل الآخر. ستكون القوة الحالية على جميع الموصلات هي نفسها. هذه هي السمة الرئيسية لهذا الاتصال.

يمكن عرض هذا الاتصال بشكل مختلف. يمكن استبدال جميع المقاومات بمقاوم مكافئ واحد.

سيكون التيار من خلال المقاوم المكافئ هو نفسه إجمالي التيار المتدفق عبر جميع المقاومات. سيكون الجهد الكلي المكافئ هو مجموع الفولتية عبر كل مقاوم. هذا هو فرق الجهد عبر المقاوم.

باستخدام هذه القواعد وقانون أوم ، الذي ينطبق على كل مقاوم ، يمكن إثبات أن مقاومة المقاوم المشترك المكافئ ستكون مساوية لمجموع المقاومة. ستكون نتيجة القاعدتين الأوليين هي القاعدة الثالثة.

طلب

يتم استخدام الاتصال التسلسلي عندما يكون من الضروري تشغيل الجهاز أو إيقاف تشغيله عن قصد ، ويتم توصيل المفتاح به في دائرة تسلسلية. على سبيل المثال ، لن يرن الجرس الكهربائي إلا عند توصيله في سلسلة بمصدر وزر. وفقًا للقاعدة الأولى ، إذا لم يكن هناك تيار كهربائي على واحد على الأقل من الموصلات ، فلن يكون على الموصلات الأخرى أيضًا. على العكس من ذلك ، إذا كان هناك تيار على موصل واحد على الأقل ، فسيكون على جميع الموصلات الأخرى. يوجد أيضًا مصباح جيب به زر وبطارية ومصباح كهربائي. يجب توصيل كل هذه العناصر في سلسلة ، حيث تحتاج إلى أن يتألق المصباح عند الضغط على الزر.

في بعض الأحيان لا يؤدي الاتصال التسلسلي إلى الأهداف المرجوة. على سبيل المثال ، في شقة بها الكثير من الثريات والمصابيح الكهربائية والأجهزة الأخرى ، يجب ألا تقوم بتوصيل جميع المصابيح والأجهزة المتسلسلة ، حيث لا تحتاج أبدًا إلى تشغيل الضوء في كل غرفة من غرف الشقة في نفس الوقت. لهذا الغرض ، يتم النظر في التوصيلات التسلسلية والمتوازية بشكل منفصل ، ويتم استخدام نوع متوازي من الدوائر لتوصيل تركيبات الإضاءة في الشقة.

اتصال موازية

في هذا النوع من الدوائر ، يتم توصيل جميع الموصلات بالتوازي مع بعضها البعض. تتحد كل بدايات الموصلات في نقطة واحدة ، كما يتم توصيل جميع الأطراف معًا. ضع في اعتبارك عددًا من الموصلات المتجانسة (المقاومات) المتصلة بالتوازي.

هذا النوع من الاتصال متفرع. يحتوي كل فرع على مقاوم واحد. بعد أن وصل التيار الكهربائي إلى نقطة التفرع ، ينقسم إلى كل مقاوم ، وسيكون مساويًا لمجموع التيارات على جميع المقاومات. الجهد عبر جميع العناصر المتصلة بالتوازي هو نفسه.

يمكن استبدال جميع المقاومات بمقاوم مكافئ واحد. إذا كنت تستخدم قانون أوم ، يمكنك الحصول على تعبير المقاومة. إذا تمت إضافة المقاومات باتصال متسلسل ، فعندئذٍ مع اتصال موازٍ ، ستتم إضافة المعاملة بالمثل ، كما هو مكتوب في الصيغة أعلاه.

طلب

إذا أخذنا في الاعتبار التوصيلات في الظروف المنزلية ، فيجب توصيل الثريات بشكل متوازٍ في مصابيح إضاءة الشقة. إذا كانوا متصلين في سلسلة ، فعند تشغيل مصباح كهربائي واحد ، سنقوم بتشغيل كل المصباح الآخرين. من خلال اتصال متوازي ، يمكننا ، عن طريق إضافة المفتاح المناسب لكل فرع ، تشغيل المصباح المقابل حسب الرغبة. في هذه الحالة ، لا يؤثر إدراج مصباح واحد على المصابيح الأخرى.

جميع الأجهزة الكهربائية المنزلية في الشقة متصلة بالتوازي مع شبكة 220 فولت ومتصلة بلوحة مفاتيح. بمعنى آخر ، يتم استخدام الاتصال المتوازي عندما يكون من الضروري توصيل الأجهزة الكهربائية بشكل مستقل عن بعضها البعض. الاتصال التسلسلي والمتوازي لهما خصائصه الخاصة. هناك أيضا مركبات مختلطة.

العمل الحالي

كان الاتصال المتسلسل والتوازي الذي تمت مناقشته سابقًا صالحًا للجهد والمقاومة والتيار ، وهي أمور أساسية. يتم تحديد العمل الحالي من خلال الصيغة:

A \ u003d I x U x t، أين لكن- العمل الحالي، رهو وقت التدفق على طول الموصل.

لتحديد العملية باتصال متسلسل ، من الضروري استبدال الجهد في التعبير الأصلي. نحن نحصل:

A = I x (U1 + U2) x t

نفتح الأقواس ونحصل على أنه في المخطط بأكمله يتم تحديد العمل من خلال مجموع كل حمل.

وبالمثل ، فإننا نعتبر مخطط اتصال متوازي. نحن فقط لا نغير الجهد ، بل نغير قوة التيار. النتيجه هي:

أ \ u003d A1 + A2

القوة الحالية

عند التفكير في صيغة قوة قسم الدائرة ، من الضروري مرة أخرى استخدام الصيغة:

P \ u003d U x I

بعد التفكير المماثل ، تكون النتيجة أنه يمكن تحديد الاتصال التسلسلي والمتوازي بواسطة صيغة الطاقة التالية:

P = P1 + P2

بمعنى آخر ، بالنسبة لأي دائرة ، فإن إجمالي القدرة يساوي مجموع كل القوى في الدائرة. يمكن أن يفسر هذا أنه لا يوصى بتشغيل العديد من الأجهزة الكهربائية القوية في الشقة مرة واحدة ، لأن الأسلاك قد لا تتحمل مثل هذه الطاقة.

تأثير مخطط الاتصال على إكليل رأس السنة الجديدة

بعد احتراق مصباح في إكليل ، يمكنك تحديد نوع مخطط التوصيل. إذا كانت الدائرة متسلسلة ، فلن تضيء لمبة واحدة ، لأن المصباح المحترق يكسر الدائرة المشتركة. لمعرفة المصباح الكهربائي المحترق ، تحتاج إلى التحقق من كل شيء على التوالي. بعد ذلك ، استبدل المصباح الخاطئ ، سيعمل الطوق.

عند استخدام اتصال متوازي ، سيستمر الطوق في العمل حتى إذا تم حرق مصباح واحد أو أكثر ، نظرًا لأن الدائرة لم يتم كسرها تمامًا ، ولكن قسم واحد صغير متوازي فقط. لاستعادة مثل هذا الطوق ، يكفي رؤية المصابيح غير المضاءة واستبدالها.

التوصيل المتسلسل والمتوازي للمكثفات

في الدائرة التسلسلية ، تظهر الصورة التالية: الشحنات من القطب الموجب لمصدر الطاقة تذهب فقط إلى الصفائح الخارجية للمكثفات المتطرفة. تقع بينهما ، انقل الشحنة على طول الدائرة. هذا ما يفسر ظهور شحنة متساوية بعلامات مختلفة على جميع اللوحات. بناءً على ذلك ، يمكن التعبير عن شحنة أي مكثف متصل في سلسلة بالصيغة التالية:

مجموع q = q1 = q2 = q3

لتحديد الجهد عبر أي مكثف ، تحتاج إلى الصيغة:

حيث C هي السعة. يتم التعبير عن الجهد الكلي بنفس الطريقة المناسبة للمقاومات. لذلك نحصل على صيغة السعة:

С = q / (U1 + U2 + U3)

لتبسيط هذه الصيغة ، يمكنك عكس الكسور وتعويض نسبة فرق الجهد إلى شحنة السعة. نتيجة لذلك ، نحصل على:

1 / C = 1 / C1 + 1 / C2 + 1 / C3

يتم حساب الاتصال المتوازي للمكثفات بشكل مختلف قليلاً.

يتم احتساب إجمالي الشحنة على أنها مجموع كل الشحنات المتراكمة على ألواح جميع المكثفات. ويتم حساب مقدار الجهد أيضًا وفقًا للقوانين العامة. في هذا الصدد ، تبدو صيغة السعة الإجمالية بنظام اتصال متوازي كما يلي:

С = (q1 + q2 + q3) / ش

يتم حساب هذه القيمة على أنها مجموع كل تركيبات في الدائرة:

C = C1 + C2 + C3

اتصال مختلط من الموصلات

في الدائرة الكهربائية ، يمكن أن يكون لأقسام الدائرة وصلات تسلسلية ومتوازية ، متشابكة مع بعضها البعض. لكن جميع القوانين التي تمت مناقشتها أعلاه لأنواع معينة من المركبات لا تزال سارية ويتم استخدامها على مراحل.

تحتاج أولاً إلى تفكيك المخطط عقليًا إلى أجزاء منفصلة. للحصول على تمثيل أفضل ، يتم رسمه على الورق. لنفكر في مثالنا وفقًا للمخطط الموضح أعلاه.

من الأنسب تصويرها ، بدءًا من النقاط بو في. يتم وضعها على مسافة ما بينها وبين حافة الورقة. من الجانب الأيسر للنقطة بيتصل سلك واحد ، وسلكان إلى اليمين. نقطة فيعلى العكس من ذلك ، له فرعين على اليسار ، وسلك واحد يترك بعد النقطة.

بعد ذلك ، تحتاج إلى تصوير المسافة بين النقاط. توجد 3 مقاومات على طول الموصل العلوي بقيم شرطية 2 ، 3 ، 4. سوف يتدفق تيار بمؤشر 5 من الأسفل. يتم توصيل المقاومات الثلاثة الأولى في سلسلة في الدائرة ، ويتم توصيل المقاوم الخامس في موازى.

المقاومات المتبقيتان (الأول والسادس) متصلان في سلسلة مع القسم الذي نفكر فيه. بى فى. لذلك ، نكمل المخطط بمستطيلين على جانبي النقاط المحددة.

الآن نستخدم الصيغة لحساب المقاومة:

• الصيغة الأولى لنوع تسلسلي للاتصال.
• بعد ذلك ، للدائرة الموازية.
• وأخيراً للدائرة التسلسلية.

وبالمثل ، يمكن أن تتحلل أي دائرة معقدة إلى دوائر منفصلة ، بما في ذلك ليس فقط وصلات الموصلات في شكل مقاومات ، ولكن أيضًا توصيلات المكثفات. لمعرفة كيفية إتقان طرق الحساب لأنواع مختلفة من المخططات ، تحتاج إلى الممارسة العملية من خلال إكمال العديد من المهام.